UA126511C2 - Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення - Google Patents
Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення Download PDFInfo
- Publication number
- UA126511C2 UA126511C2 UAA202006416A UAA202006416A UA126511C2 UA 126511 C2 UA126511 C2 UA 126511C2 UA A202006416 A UAA202006416 A UA A202006416A UA A202006416 A UAA202006416 A UA A202006416A UA 126511 C2 UA126511 C2 UA 126511C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- working part
- blowing device
- area
- capillaries
- blowing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 title description 8
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 38
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 16
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 26
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 102100026933 Myelin-associated neurite-outgrowth inhibitor Human genes 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 101150000446 Tsku gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
- B22D1/002—Treatment with gases
- B22D1/005—Injection assemblies therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
- B22D1/002—Treatment with gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/116—Refining the metal
- B22D11/117—Refining the metal by treating with gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
- C21C5/34—Blowing through the bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
- C21C5/35—Blowing from above and through the bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
- C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/072—Treatment with gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2250/00—Specific additives; Means for adding material different from burners or lances
- C21C2250/08—Porous plug
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
Винахід належить до галузі металургія. Спосіб продувки рідкого металу в металургійній ємності включає введення газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, та формування бульбашкових струменів в розплаві металу, при цьому формують щонайменше два паралельні бульбашкові струмені з діаметром бульбашок 1-5 мм на відстані 20-70 мм один від одного на межі контакту з розплавом металу, сформовані струмені спрямовують з поперечної площини продувного пристрою в розплав металу під прямим кутом від робочої частини за допомогою вогнетривких каналів, які являють собою щілинні капіляри з шириною 50-180 мкм, виконані за одне ціле з робочою частиною продувного пристрою, при цьому площа контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу складає щонайбільше 2-50 % від площі днища металургійної ємності, а сумарна площа поздовжнього перерізу щілинних капілярів складає 0,008-5 % від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою. Також заявлений пристрій для реалізації способу. Група винаходів скорочує використання газової суміші і підвищую якість одержуваного металу.
Description
: У ОК Б й ОВ МК Ж КК : 3 КЗ о ВЕ, у іш ще Е оо, Ж, й Як Ж г й ще Я є У : ЖК КЕ ее Ся МОУ НЕ Я МО Ж В х в : Же я я тм Х тд, Бе: ЗИ ж; я, я ; Її. її Е й й й рей ях Ек Е; Бе сс МК Ще вс й я | в з Те я х Є зано БЕ
Ко я ке ц з ЩЕ ся 'Ях шк в ї і х Я б Мо КК с Кай а ща ше ши ин се МИ СЕ ШИ і Де Я: Я Б шк й ди ЗД с Же но х ШЕ За шо Мо М КУ СЕ ех : й
З КО тен и ВШ ШЕ Ше СЯ и ее: Ше Ще І; меш Ї : Ї те С и НЕ и ше В ЦКУ т, Б: я Ко
Кк - кн їх с м й З Я туї ВЕ ее ох Я й а . йкя Кох я
Ши ок ее ни че ко НЕ же Я ни НМ ше - за «еееееееееееееееесея : ШК шк ЗШ и: з: ше: Я» х ОК бу Ж А й ЕЙ Й й
Ж я в: їх Я ТБ ЗЕ ж Ж Ж в ИЙ ї С в Шк я
І й м НЕ с т. я вн М Я А ше Ж си :
Кия чі | ч : щ Є я І. с ке ЩЕ В З ше ше В
Ще її: Ех т ї Я пк ч АХ т, к БК Б з У шу Ж й Ка не БЕ хе Я з с Ж» Я зу В Со ЧИ і Й й
ШИ - КО У ! ЩО ЗЕ о Ве я ЩО ще й ко й й я ОЖ о» ї ще Зв З г ке: я же Во КЗ 7 я Ко Ку
З У в - Ск ее З. КО Ку «ож Б В Б що са Є - : щ- в Бо У ШЕ 5 Ол Сх, Е - ех ЕМ а КЕ х й 4 М каш еч. «0 сЙ УМ Ше З К. -
Ше я Я г: ШЕ: ве ЗЕ ЕВ НЕ: З СЯ Ве ся ії: же НЕ сн Я з х Кз ше Ше СЗШ о й Й
Ше ШИ но чне ше и: ще 5 ша
Ко б їз. хо . Я Де я МЕ о Б ще | ше Я - Е Ще ще ЗЕ ще ; й - 8 - КК с ще ШК й : - Еш ж «Ко С: : Ех ЕН ЗИ К- і Її КЕ т . т че с Е: че шк ве А но ШЕ: й з і. я І й с Я що хо» І Ж тк Мо в шея х о в й Е т й ч ся Ж У. З Ж ОМ, ж о я Ще Х пк, Я в о с ши ї ЩЕ ще | І Зх еще Ше ее ке ще ко . мані Е Бе че п ор ех ВО із я ОО ГУ х й Ж ох р
Н шк піни й с . с з М, Б З о ОО г З , ке я о. ше и т З же г М І к я ; а В Я ЗШ Я З по З ке КУ иккккиикихіхьииььх : в я а з Я Же Б: о. а й В. і; м В ь на Й щи ре й ЕН КУ ВУ еч су о І. ЩО ж Ж ще й Ка сь іх й к я : . ще і Ши Ше ВО ок ЩО, сщеся мк ШЕ З х КЕ: : Ще КЗ 5 Ж ЩО Е жо Ж Ох і ШЕ Зея ; Вс й
Ж с : о Ж Я Ж: І: М ОТ АХ в: й й
Ж о ОО 0 ОХ В тео іс ЗЕ че й ж й де сш В В Баш КО, ЯКО с Я Ж, -к ке те с" ШЕ З
Й | я З 7 й «Мн. п ЗИ ЗИ: С КЗ чи ще й Й в ЩЕ ж и Е: З ш-щ ши онко нний Ом: КИ й уч в З я КЗ в я я р У ше я хх шк -к 5 й і є її . Є - ок Й ж - - ря 7 я й я м з Й
Я є К СН ЗИ й КЗ р ща о Ж й Ко
Е. ри я х К є в Я в кож - НЯ
Ж КЗ Кк К ша - я неї си з ше о нй й я т
К: Кк ї о Я М Кох С я як х й Є й й й : їх . я К я й | - х. х я х зх ! З І й : і ; Фк З і Ех ся жк. хх я з ден де
Дек
Дике дек они ак:
Фі фіг. 2
Винахід належить до металургії, а саме до способу обробки металургійних розплавів та/або шлаків шляхом подачі газового середовища в металургійний агрегат та пристрою для його реалізації та може бути використаний для рафінування розплаву, його модифікування, насичення або кінцевого доведення сталі та сплавів при виробництві.
З рівня техніки відоме застосування ежекційних технологій обробки рідких металів газами для підвищення якості розплавів з використанням нижнього дуття за допомогою продувних пристроїв, таких як фурми, пористі або щілинні пробки та продувні моноблоки.
Відомі способи продувки металу, що включають підведення газового середовища через наскрізні канали в робочій частині продувного пристрою, який є складовою частиною футеровки днища металургійної ємності, і формування безлічі бульбашкових потоків або струменевих потоків, або їх комбінації, на кордоні футерування - рідкий метал.
Частіше за все метою такої продувки є рафінування розплаву шляхом подачі інертних газів для флотації і захвату неметалевих включень бульбашками газу з подальшим видаленням з поверхні розплаву часток, що спливли. Характерним прикладом такої технології є спосіб продувки рідкого металу в ковші, описаний в патенті ЕР 110182581 від 16.07.2003, який включає підведення інертного газу через наскрізні канали в робочій частині продувного пристрою, який є складовою частиною футеровки ковша, з одночасним формуванням струменевих (4 бульбашкових потоків на кордоні футерування - рідкий метал. В даному патенті розкритий вогнетривкий керамічний газовий продувний пристрій, що являє собою конічну пробку, робоча частина якої виконана із керамічного матеріалу зі сформованими в ньому неорієнтованими порами, що проходять зі сторони подачі газу до торцевої поверхні з боку випуску газу в розплав, і газонепроникного керамічного матеріалу, що оточує керамічний пористий матеріал і формує на сполучній площині щілинний круговий канал. Це дозволяє створювати як бульбашки, що утворює газовий потік при проходженні крізь пори, так і струмінь, що проходить крізь круговий щілинний капіляр та сприяє флотації бульбашок в розплаві.
Також відомим є спосіб придонної продувки за допомогою щілинної пробки, встановленої в днищі металургійної ємності, для збільшення вмісту азоту при виробництві азотовмісних сталей і сплавів, розкритий в пат. 5В1282161А від 19.07.1972. Недоліком способів з використанням пробок є локальність ежекції потоків газу, що знижує ефективність процесу масообміну та не дозволяє обробку великого об'єму розплаву, а також висока швидкість зносу продувного вузла за рахунок закупорювання пор або вигорання щілинних капілярів. Крім того використання пробок не є ефективним для інших цілей продувки розплаву газовим середовищем, як, наприклад, газокиснева обробка або додавання реакційних сполук, таких як феросплави та розкислювачі, до рідких розплавів металу.
Технології зазначених обробок розплаву з використанням нижнього дуття проводять зазвичай з використанням придонних фурм з щілинними каналами, розташованими в металевій гільзі, що встановлена в металеву оболонку, як розкрито наприклад в пат. ОЕ4234974С2 від 22.12.1994.
Недоліком використання фурм для продувки є недостатня інтенсифікація розплаву газовими потоками за рахунок їх перетину та взаємного поглинання, при якому спостерігається підвищений реакційний знос вогнетривкої футеровки в газовому просторі, а також обмежена можливість їх застосування на практиці, оскільки фурми мають бути конструктивним елементом металургійного обладнання і не можуть бути встановлені та використані в деяких ковшах або печах.
Найбільш близьким за універсальністю використання є спосіб обробки розплавів за допомогою продувного пристрою, що складається щонайменше з одного моноблока, придатного для встановлення в нижній частині футеровки металургійної ємності. Основною проблемою використання моноблоків є недостатня площа взаємодії газових потоків з розплавом, оскільки розташування капілярів на робочій площі моноблока, обмеженого корпусом, при цьому збільшення кількості капілярів напряму пов'язана зі зменшенням їх перерізу і зниженням інтенсифікації розплаву, а збільшення призводить до швидкого зносу за рахунок розмивання потоками металу. Це вирішується, як наприклад зазначено у пат.
КО2309183С2 від 27.10.2007 шляхом формування струминних потоків під кутом до нормалі робочої частини продувного пристрою, і формування бульбашкових потоків шляхом ділення одиничних струменевих потоків на елементарні. Однак для здійснення даного способу робоча частина моноблоку має бути виконана з використанням спеціального профілювання поперечних перерізів капілярів, що ускладнює як технологію виготовлення моноблоків, так і обрання режимів технології для оптимізації продування.
Найбільш близькими технічними рішеннями за сукупністю суттєвих ознак і результату, що 60 досягається, для групи винаходів є пат. ШАУО90О9И від 25.06.2015, який описує комбінований моноблок донної продувки, що містить складений капілярний вогнетривкий модуль з капілярами перерізом в межах 100-330 мкм, встановленим в обойму з газорозподільною колекторною системою, яка містить патрубок для підведення газу. Спосіб використання даного блоку полягає у введенні газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, та формування потоків в розплаві металу, що дозволяє утворювати паралельні струмені та диспергувати в розплаві металу велику кількість бульбашок.
Недоліком даного продувного пристрою та способу його застосування є те, що капіляри виконані з вогнетривкого матеріалу, відмінного від матеріалу модулю, шляхом, наприклад, заповнення заздалегідь пробитих в модулі щілин легкозаймистим вогнетривом з його наступним випалом, або виготовленням їх з вогнетривкого металу з наступним замонолічуванням в модуль. Це призводить до того, що внутрішні канали для проходу газу відносно широкі, що викликає високі втрати тиску та газового середовища і призводить до виникнення бульбашок різноманітних неконтрольованих розмірів, що значно знижує ефективність гомогенізації розплаву.
Задачею заявленого винаходу є створення способу та пристрою обробляння рідкого металу газовим середовищем з забезпечення утворення паралельних струменів бульбашок малого діаметру в розплаві металу без їх перетину та взаємного поглинання, та придатного для використання в усіх видах металургійних ємностей як пічної так і позапічної обробки, шляхом створення умов та параметрів, що задають вихідні розміри бульбашок та їх рівномірне розподілення в усьому об'ємі розплаву.
Поставлена задача вирішується тим, що у способі, який включає введення газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, згідно з винаходом, формують щонайменше два паралельні бульбашкові струмені з діаметром бульбашок 1-5 мм на відстані 20-70 мм один від одного на кордоні контакту з розплавом металу. Сформовані струмені спрямовують з поперечної площини продувного пристрою в розплав металу під прямим кутом від робочої частини за допомогою вогнетривких каналів, які являють собою щілинні капіляри з шириною 50-180 мкм, виконані за одно ціле з робочою частиною продувного пристрою. При
Зо цьому площа контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу складає щонайбільше 2-50 95 від площі днища металургійної ємності, а сумарна площа поздовжнього перерізу щілинних капілярів складає 0,008-5 95 від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою. Тиск введення газового середовища при цьому становить 0,05- 0,25 МПа.
При цьому як газове середовище може бути використаний аргон або азот, або кисень. До газового середовища також можуть бути додані дисперсійно-структуровані феросплави та розкислювачі з розміром фракції до 10 мкм.
Таке здійснення способу дозволяє значно підвищити якість отриманого металу за рахунок забезпечення розповсюдження бульбашок по всьому об'єму розплаву і практично уникнути наявність мертвих зон продувки.
При цьому зазначений спосіб може бути застосований для рафінування розплаву в разі використання інертних газів, для азотування, модифікування добавками, насичення киснем тощо та бути придатним для використання в усіх видах металургійних ємностей в поєднані з будь яким футеруванням, а саме в електродугових та індукційних печах, сталерозливному ковші, в промковші, ковші-печі, барабанному ковші тощо.
Для забезпечення здійснення способу та вирішення поставленої в основу винаходу задачі, було розроблено продувний пристрій, який, згідно з винаходом, являє собою щонайменше один блок з жароміцного бетону, що містить корпус, оснащений у нижній частині газорозподільним колектором з вхідним патрубком, з монолітно встановленою в корпусі над колектором робочою частиною у вигляді вогнетривкого модуля з виконаними в ньому за одне ціле наскрізними вертикальними повздовжніми щілинними капілярами, які паралельні та віддалені один від одного на відстань 20-70 мм, та розташовані в поперечному напрямку відносно корпусу. При цьому ширина кожного капіляра знаходиться в межах 50-180 мкм, а сумарна площа поздовжнього перерізу капілярів складає 0,008-595 від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою.
Таке виконання дозволяє диспергувати газове середовище в розплаві на якомога більшу кількість дрібних бульбашок, що підвищує інтенсифікацію продування з багаторазовим збільшенням площі активної взаємодії без ризику надмірного бурління розплаву, утворення бризок і виплеску металу з ємності. бо Як матеріал вогнетривкого модулю може бути використано жароміцний бетон з табулярного глинозему з додаванням електрокорунду та/або шпінелі та з вмістом АІ2гОз не менше 90 95, що сприяє протистоянню хімічному і термічному впливу металу і шлаку та розмиванню потоками металу, що виникають під час продування.
Можливість здійснення винаходу, що характеризується наведеною вище сукупністю ознак, а також можливість реалізації його призначення підтверджена описом та проілюстрована графічними матеріалами.
Фіг. 1 - графік залежності швидкості спливання бульбашки в розплаві металу від її діаметра,
Фіг. 2 - схематичне зображення продувного блоку в поперечному перерізі.
На фіг. 1 представлений графік залежності швидкості спливання бульбашки в розплаві металу від його діаметра, побудований з урахуванням експериментальних та розрахункових даних при пропусканні газових струменів крізь щілини різних перерізів. Як відомо, бульбашка занурена в рідину, спливає до поверхні з постійною швидкістю по відношенню до рідини. Цю швидкість називають критичною швидкістю і в розплаві сталі при розмірі бульбашок 9-15 мм ця швидкість складає 0,33-0,43 м/с (см. наприклад Белов И.В. Стационарная скорость вспльівания пузиірей в некоторьїх жидкостях. // И.В.Белов, Г.Н. Еловиков, Б.Е. Окулов. - Сталь. - 1975. - Мо 3. - б. 85-92. ).
Виконуючи моделювання розміру перерізу щілин робочої частини продувного пристрою, вдалось встановити, що шляхом зменшення перерізу до 50 мкм і при подачі газу під тиском до 2,5 МПа, діаметр бульбашки в розплаві становить не більше 1-2 мм, і при цьому швидкість його підйому збільшується до 0,5 м/с, а при збільшенні перерізу щілини до 180 мкм, і при тиску від 0,05 МПа формується бульбашка розміром до 5 мм зі швидкістю спливання 0,3 м/с. При збільшенні перерізу до більшого розміру бульбашки, в незалежності від збільшення або зменшення тиску, формуються з діаметрами значно більшими і швидкість їх спливання поступово зменшується і вирівнюється до відомих значень. При цьому розміщення бульбашкових шлейфів на відстані 20-70 мм одна від одного забезпечує збереження розміру бульбашок на всьому шляху їх підйому.
Для застосування зазначених шлейфів газу в розплаві металу із забезпеченням максимальної швидкості їх спливання, і як наслідок ефективної флотації, важливою умовою також було забезпечення по-перше їх максимально вертикального спливання, а по-друге,
Зо визначення необхідної та достатньої кількості площі щілин відносно об'єму розплаву. Шляхом експериментальних випробувань було встановлено, що найменша достатня площа контакту має становити не менше 2 95 від площі днища металургійної ємності для різних цілей флотації, при цьому при зменшенні площі, контактує з розплавом лише зовнішня поверхня бульбашкового потоку. Як найбільша площа контакту оптимальною була визначена площа 5095, при збільшенні якої шлейфи починають перетинатись і бульбашки взаємопоглинаються.
При цьому забезпечення горизонтального розташування робочої поверхні відносно розплаву та спрямовування шлейфів в поперечному напрямку до робочої поверхні, дозволила реалізувати максимально вертикальний підйом бульбашок.
Для виготовлення пристрою для реалізації зазначеної технології було розроблено продувний пристрій, схематично зображений на фіг. 2, який містить корпус 1, виконаний з жароміцної нержавіючої сталі, оснащений у нижній частині газорозподільним колектором 2 з вхідним патрубком 3, монолітно встановлений в корпусі 1 над колектором 2 вогнетривкий модуль 4 з жароміцного бетону виконаними в ньому за одне ціле наскрізними вертикальними повздовжніми паралельними щілинними капілярами 5, які розташовані в поперечному напрямку відносно корпусу 1. Для зовнішнього захисту продувний блок, включаючи корпус 1 з колектором 2 та модулем 4 капілярів 5 може бути захищений заливним шаром 6 з жароміцного бетону, виконаного врівень з верхньою частиною модуля 4 та з виведенням назовні вхідного патрубка З газорозподільного колектору 2.
Для можливості реалізації способу ширина кожного щілинного капіляра 5 має знаходитись в межах 50-180 мкм, а сумарна площа поздовжнього перерізу капілярів складати 0,008-5 95 від площі поздовжнього перерізу модуля 4.
Для виготовлення щілинних капілярів за одне ціле з робочою частиною продувного пристрою формують фасонні елементи з термопластичного полімеру, наприклад поліпропілену, за розміром, відповідним заданому розміру щілин, які розміщують в формі на необхідній відстані, в форму заливають жароміцний бетон та після застигання спікають. В процесі спікання полімер вигорає під дією надвисоких температур, утворюючи однорідні за формою та розташуванням щілини, що запобігає їх закупорюванню або вигорянню і які не піддаються швидкому зносу при експлуатації. Після чого модуль стикують з газорозподільним колектором та також заливають жароміцним бетоном, який утворює монолітний корпус навколо робочої бо частини. При цьому лінійні параметри продувного пристрою можуть варіюватись в залежності від потреб та залежать від типу металургійної ємності і виду футеровки. Описана конструкція проста в виготовленні та обслуговуванні і може бути легко замінена при виробленні ресурсу.
При цьому лінійні параметри продувного пристрою залежать від типу ковша і виду футеровки. Заявлена конструкція проста в обслуговуванні і може бути легко замінена при виробленні ресурсу пристрою.
Приклад 1.
Випробування запропонованого способу за допомогою заявленого пристрою було проведено в сталерозливному ковші і в агрегаті «ківш-піч» для аргонової продувки з метою рафінування, дегазації та гомогенізації розплаву при виплавці сталі.
Випробування показали, що час аргонової продувки із застосуванням зазначених продувних блоків при умові забезпечення площі контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу в межах 2-50 95, скорочується на 10-20 95 в порівнянні зі стандартною продувкою через щілинні продувні пробки або моноблоки з ширшими капілярами. Застосування заявленої технології та пристрою за відсутності закупорювання капілярів, також дозволило уникнути витрат на використання кисневого спису для очищення продувних елементів після розливання металу з ковшу.
Дослідно-промислові застосування показали, що дана технологія дозволяє знизити в два рази час знаходження ковша на вакууматорі та значно знизити енерговитрати, скоротити витрати газу і, як наслідок, собівартість сталі, що виплавляється.
Приклад 2.
Випробування запропонованого способу за допомогою заявленого пристрою було проведено в дуговій електроплавильній печі.
Для забезпечення високих екологічних вимог сучасні електроплавильні печі обладнуються системами відведення та очищення газів, що відводяться, потужність яких становить до 15-20
Фо загальних витрат енергії на виплавку сталі в печі.
Установка заявлених блоків в нижній частини печі в районі розпар електродів дозволила забезпечити перекриття шлейфами газу зони горіння дуги від надходження повітря, що запобігло горінню заліза і утворенню оксидів азоту. При цьому, при застосуванні способу продувки була відмічена безперервна подача холодних нижніх обсягів розплаву безпосередньо
Зо в гарячу зону і відведення перегрітого розплаву на більш холодну периферію, що запобігає перегріванню і випаровування заліза. Результати роботи дугових печей з використанням заявленого винаходу показали значне зменшення викидів бурого диму і скорочення тривалості плавок не менше ніж на 10-20 95 з відповідним скороченням собівартості продукції.
Таким чином, за допомогою заявленої групи винаходів можливо реалізувати обробляння рідкого металу газовим середовищем в дрібнобульбашковому режимі паралельними струменями, що дозволяє при скороченні використання газової суміші досягти високих гомогенізаційних процесів по всьому об'єму розплаву і значно підвищити якість одержуваного металу.
Claims (8)
1. Спосіб продувки рідкого металу в металургійній ємності, що включає введення газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, та формування бульбашкових струменів в розплаві металу, який відрізняється тим, що формують щонайменше два паралельні бульбашкові струмені з діаметром бульбашок 1-5 мм на відстані 20-70 мм один від одного на межі контакту з розплавом металу, сформовані струмені спрямовують з поперечної площини продувного пристрою в розплав металу під прямим кутом від робочої частини за допомогою вогнетривких каналів, які являють собою щілинні капіляри з шириною 50-180 мкм, виконані за одне ціле з робочою частиною продувного пристрою, при цьому площа контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу складає щонайбільше 2-50 95 від площі днища металургійної ємності, а сумарна площа поздовжнього перерізу щілинних капілярів складає 0,008-5 95 від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою.
2. Спосіб продувки за п. 1, який відрізняється тим, що тиск введення газового середовища становить 0,05-0,25 МПа.
3. Спосіб продувки за п. 1, який відрізняється тим, що як газове середовище використовують аргон.
4. Спосіб продувки за п. 1, який відрізняється тим, що як газове середовище використовують (510) азот.
5. Спосіб продувки за п. 1, який відрізняється тим, що як газове середовище використовують кисень або кисневмісну газову суміш.
б. Спосіб продувки за п. 1, який відрізняється тим, що в газове середовище додають дисперсно-структуровані феросплави та розкислювачі з розміром фракції до 10 мкм.
7. Продувний пристрій для реалізації способу за пп. 1-6, який являє собою щонайменше один блок з жароміцного бетону, який містить корпус, оснащений у нижній частині газорозподільним колектором з вхідним патрубком, з монолітно встановленою в корпусі над колектором робочою частиною у вигляді вогнетривкого модуля з виконаними в ньому за одне ціле наскрізними вертикальними поздовжніми щілинними капілярами, які паралельні та віддалені один від одного на відстань 20-70 мм, та розташовані в поперечному напрямку відносно корпусу, при цьому ширина кожного капіляра знаходиться в межах 50-180 мкм, а сумарна площа поздовжнього перерізу капілярів складає 0,008-5 95 від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою.
8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що як матеріал вогнетривкого модуля використано бетон з табулярного глинозему з додаванням електрокорунду та/або шпінелі та з вмістом А/2Оз не менше 90 95. КЗ ж вчу і Е щи Ей , пон Ко . шин й : о ння Ж ПА й кн М нн МК нн нн нн е неви о а ом ни М ни ВХ МИ М и а: а НЕ ИН НН ЯН Ясний в нд ке НЕ МЕ ИН нн нн м п и нн нн нн м нм о п я що ше нн нн нн нн НЕ Ан ш Фр дви - й НЕ НЕ Ви НЕ МИ с ни МЕМ НД НН ок М ВВ ШЕ: ши нин и пи з З З З З зп с З КУА М З УС и а Я Діаметр, мм
Фіг. 1
Ї поживи М ще "7 ч- Гн ЧУ че ЧЕТ реж: А ее Ех де рей шк че а КО ННЯ: ее Ве ДИ ад я ше КО у Б М їх. щен: я Ко КД зи ше М З Ки ее я ше 5. ее с Ка: У Дня З со ОА Ух ее иа: Ж як зле з в я НИ НЕ - че ще: Й в: шини ша ие Еш песни шк фе и я ен В М о ее Ша иа ке чи ЯК як Ох Кк. ше ни и и Я с ие І» в ше і м ее ШИНИ: Са они З не Не НН В й Я МО М, «А ще МНЕ: пе : я я вед Е. у х. Ек І я КЗ Ат, чи. й: Н неси и ве а ша и ші ше нен З - шив ни ее с и я В БИ: іч х х х Кч з х й кі х лу
Фіг. 2
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA202006416A UA126511C2 (uk) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення |
PCT/UA2021/000082 WO2022075961A1 (en) | 2020-10-05 | 2021-09-23 | A method for treating a liquid metal with a gas medium in a metallurgic container and a device for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA202006416A UA126511C2 (uk) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA126511C2 true UA126511C2 (uk) | 2022-10-19 |
Family
ID=81125637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA202006416A UA126511C2 (uk) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA126511C2 (uk) |
WO (1) | WO2022075961A1 (uk) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2021894B3 (es) * | 1988-02-19 | 1991-11-16 | Veitscher Magnesitwerke-Actien-Gesellschaft | Fregadero de gas. |
JPH10219339A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-08-18 | Tokyo Yogyo Co Ltd | ガス吹き込みプラグ |
RU2132395C1 (ru) * | 1998-03-13 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Шибер" | Способ изготовления составной канальной пробки для продувки металла газом, огнеупорный материал для изготовления канальной пробки и способ изготовления каналообразующих элементов для выполнения каналов в пробке |
DE19954918C2 (de) * | 1999-11-16 | 2001-09-20 | Veitsch Radex Gmbh Wien | Feuerfester keramischer Gasspülstein |
UA99909U (uk) * | 2015-02-09 | 2015-06-25 | Комбінований моноблок донної продувки | |
CN205662535U (zh) * | 2016-06-08 | 2016-10-26 | 武汉科技大学 | 一种用于钢包精炼的底吹透气砖 |
UA134689U (uk) * | 2019-01-24 | 2019-05-27 | Товариство З Обмеженою Відповідальністю "Іннотех-Сплав" | Блок донної продувки розплаву |
KR102146751B1 (ko) * | 2020-06-12 | 2020-08-21 | (주)포스코케미칼 | 저취 내화물 구조 |
-
2020
- 2020-10-05 UA UAA202006416A patent/UA126511C2/uk unknown
-
2021
- 2021-09-23 WO PCT/UA2021/000082 patent/WO2022075961A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022075961A1 (en) | 2022-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5677935B2 (ja) | バーナ/インジェクタパネル装置 | |
RU134090U1 (ru) | Устройство для донной продувки металла газом | |
Gushchin et al. | Improved tundish refining of steel in continuous-casting machines | |
UA126511C2 (uk) | Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності та пристрій для його здійснення | |
KR100847778B1 (ko) | 래들용 버블링 플러그 | |
BRPI0510988A (pt) | refino de metal em fusão | |
UA146519U (uk) | Пристрій для обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності | |
CN102428335B (zh) | 冶金的熔炼和处理总成 | |
KR20120043391A (ko) | 슬래그 배출구 냉각장치를 구비한 용융로 | |
UA146518U (uk) | Спосіб обробляння рідкого металу газовим середовищем в металургійній ємності | |
US5911946A (en) | Snorkel for a degassing vessel | |
ITTO20010509A1 (it) | Procedinento per fondere spugna metallica e forno ad arco elettrico per l'attuazione del procedimento. | |
RU2309183C2 (ru) | Способ продувки жидкого металла в ковше и устройство для продувки металла газом | |
Badr et al. | Refractory Solutions to Improve Steel Cleanliness | |
EA011370B1 (ru) | Устройство для рафинирования металла в промежуточном ковше | |
RU2706911C1 (ru) | Устройство для донной продувки металла газом в ковше | |
JPH02104454A (ja) | 連続鋳造用ノズル | |
KR20130095838A (ko) | 금속, 용융 금속 및/또는 슬래그의 건식 야금 처리 방법 | |
ES2692326T3 (es) | Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma | |
KR20020016818A (ko) | 용해로 및 주입래들용 배출채널 | |
CN210314356U (zh) | 一种整体透气砖用的气体输入通道 | |
RU2296647C2 (ru) | Сталеразливочный ковш | |
RU63271U1 (ru) | Продувочный блок и устройство для продувки жидкого металла газом в ковше (варианты) | |
KR101749077B1 (ko) | 턴디시 및 이를 이용한 주조방법 | |
CN115041672A (zh) | 中间包湍流控制器、安装方法及用于管线用钢的吹氩方法 |